中學階段常見的四種晶體是:金屬晶體、分子晶體、原子晶體和離子晶體。這部分知識在教師招聘考試出題時常以選擇題和填空題的形式出現。解決此類問題需要明確各種晶體熔沸點的高低與哪些因素有關,從而快速解決問題。
一、金屬晶體
金屬晶體內存在金屬正離子和自由電子之間強烈的相互作用,即金屬鍵。陽離子所帶電荷數越多,半徑越小,金屬鍵越強,熔沸點越高,如熔點:NaNa>K>Rb>Cs。
二、分子晶體
分子晶體由分子間以分子間作用力(範德華力、氫鍵)相結合,典型的有冰、乾冰。
組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,分子間作用力越大,克服分子間作用力使物質熔化和汽化就需要更多的能量,熔沸點越高。但存在氫鍵時分子晶體的熔沸點往往反常地高。比如在NH3、H2O、HF中由於存在氫鍵,使得它們的沸點比同族其他元素氫化物的沸點反常地高。
三、原子晶體
所有原子間通過共價鍵結合成的晶體或相鄰原子間以共價鍵相結合而形成空間立體網狀結構的晶體即為原子晶體。
共價鍵強弱和原子晶體熔沸點大小的判斷:原子半徑越小,形成共價鍵的鍵長越短,共價鍵的鍵能越大,其晶體熔沸點越高。如熔點:金剛石>碳化矽>晶體矽。
四、離子晶體
離子晶體中存在陰、陽離子通過靜電作用形成的化學鍵,即離子鍵。金屬晶體中金屬原子的價電子數越多,離子半徑越小,離子所帶電荷數越多,離子鍵越強,離子晶體的熔沸點越高。
例題:
1.各組物質熔點高低的比較,正確的是( )。
A.晶體矽>金剛石>碳化矽 B.MgO>KCl>NaCl
C.Al>Mg>Na D.Cl2>Br2>I2
【答案】C。
解析:A.晶體矽、金剛石、碳化矽都是原子晶體,原子晶體中半徑越小,共價鍵越強,熔點越大,則熔點為金剛石>碳化矽>晶體矽,A錯誤;
B.MgO、NaCl、KCl都是離子晶體,離子晶體中陰陽離子半徑和越小,電荷越大,熔點越大;所以熔點高低順序為:MgO>NaCl>KCl,B錯誤;
C.Al、Mg、Na都是金屬晶體,Al、Mg、Na的金屬正離子電荷數順序依次減小;原子半徑順序:AlMg>Na, C正確;
D.Cl2、Br2、I2都是分子晶體,相對分子質量Cl2
答案為C。
2.下列各組物質中,按熔點由低到高排列正確的是( )。
A.SiO2、NaCl、CO2 B.HF、HCl、HBr
C.NaCl、KCl、RbCl D.Na、Mg、Al
【答案】D。
解析:A.一般來說,晶體熔沸點:原子晶體>離子晶體>分子晶體,SiO2、NaCl、CO2分別是原子晶體、離子晶體、分子晶體,所以熔沸點由低到高順序是CO2、NaCl、SiO2,A錯誤;
B.三者都屬於分子晶體,熔沸點高低相對分子質量有關,含有氫鍵的氫化物熔沸點較高,HF中含有氫鍵,熔沸點最高,所以這幾種物質熔沸點由低到高順序是HCl、HBr、HF,B錯誤;
C.NaCl、KCl、RbCl都屬於離子晶體,離子所帶電荷數越高,離子半徑越小,晶體熔沸點越高。陽離子半徑大小順序是Rb+>K+>Na+,所以熔沸點由低到高順序是RbCl
D.金屬晶體熔沸點與金屬鍵有關,原子半徑越小,金屬正離子所帶電荷數越多,熔沸點越高。原子半徑大小順序是Na>Mg>Al,金屬陽離子所帶電荷大小順序是Al>Mg>Na,所以單質熔沸點由低到高順序是Na
答案為D。
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